ES2244195T3

ES2244195T3 - Procedimiento de alta velocidad para fabricar peliculas microporosas.

Info

Publication number: ES2244195T3
Application number: ES99923008T
Authority: ES
Inventors: Pai-Chuan Wu; Leopoldo V. Cancio; Girish K. Sharma
Original assignee: Clopay Plastic Products Co Inc
Current assignee: Clopay Plastic Products Co Inc
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: TWI239978B; JP2002515367A; WO1999060050A1; HUP0102654A3; NO20005689D0; PL201500B1; AU3987799A; CN1300305A; DE69926497T2; EP1078013A1; NO20005689L; ATE301154T1; TW200530301A; AR015777A1; KR100704513B1; EP1482005A2; CZ298026B6; CZ20004041A3; TWI252858B; AU739260B2

Abstract

Un método de alta velocidad para fabricar una película termoplástica microporosa que comprende mezclar por fusión una composición formada por (a) 35% a 45% en peso de un polietileno lineal de baja densidad, (b) 3% a 10% en peso de un polietileno de baja densidad, (c) 40% a 55% en peso de partículas de relleno de carbonato cálcico, y (d) 2% a 6% en peso de un copolímero tribloque de estireno seleccionado del grupo formado por estirenobutadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno, y estireno-etileno-butileno-estireno y sus mezclas, extruir dicha composición fundida en la embocadura de rodillos con una cuchilla de aire para formar una película

Description

Procedimiento de alta velocidad para fabricar películas microporosas.

Antecedentes de la invención

Los métodos para la fabricación de productos de película microporosa se conocen desde hace algún tiempo. Por ejemplo, la patente estadounidense núm. 3.832.267, de Liu, describe la embutición por fusión de una película de poliolefina que contiene un polímero de fase amorfa dispersa antes de su estirado u orientación para mejorar la transmisión de gas y de vapor de humedad de la película. Según la patente '267 de Liu, una película de polipropileno cristalino con un polipropileno de fase amorfa dispersa se embute en primer lugar antes de estirarlo (alargamiento) biaxialmente para producir una película no perforada orientada con una mayor permeabilidad. La fase amorfa dispersa sirve para proporcionar microhuecos para mejorar la permeabilidad de la otrora película no perforada para mejorar la transmisión del vapor de humedad (MVT). Preferiblemente, la película embutida se embute y se estira secuencialmente.

En 1976, Schwarz publicó un artículo en donde describía mezclas y composiciones de polímeros para producir sustratos microporosos (Eckhard, C.A., Schwartz (Biax-Fiberfilm), "New Fibrillated Film Structures, Manufacture and Uses", Pap. Synth. Conf. (TAPPI), 1976, páginas 33-39). Según este artículo, una película de dos o más polímeros incompatibles, en donde un polímero forma una fase continua y un segundo polímero forma una fase discontinua, al estirarlos se separará la fase, produciendo huecos en la matriz del polímero y aumentando la porosidad de la película. La matriz de película continua de un polímero cristalizable también puede llenarse con un relleno inorgánico tal como arcilla, dióxido de titano, carbonato cálcico, etc., para proporcionar microporosidad al sustrato polimérico estirado.

Muchas otras patentes y publicaciones describen el fenómeno de fabricar productos de película termoplástica microporosa. Por ejemplo, la patente europea 141592 describe el uso de una poliolefina, en particular etilén vinil acetato (EVA) que contiene una fase dispersa de poliestireno que, al estirarlo, produce una película con huecos que mejora la permeabilidad del vapor de humedad de la película. Esta patente EP '592 también describe la secuencia de pasos para embutir la película EVA en áreas gruesas y delgadas, seguido por estirado para proporcionar en primer un lugar una película con huecos que, al estirarla aún más, produce un producto parecido a una membrana. Las patentes estadounidenses núms. 4.452.845 y 4.596.738 también describen películas termoplásticas estiradas en las que la fase dispersa puede ser una película de polietileno con carbonato cálcico para proporcionar los microhuecos al estirarla. Las patentes estadounidenses posteriores núms. 4.777.073; 4.814.124 y 4.921.653 describen los mismos procesos descritos en las publicaciones anteriores mencionadas en las que estaban implicados los pasos de embutir en primer lugar una película de poliolefina con un relleno y a continuación estirar dicha película para proporcionar un producto microporoso.

En relación con las patentes estadounidenses núms. 4.705.812 y 4.705.813, se han producido películas microporosas a partir de una mezcla de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y polietileno de baja densidad (LDPE) con sulfato de bario como relleno inorgánico con un diámetro de partícula promedio de 0,1-7 micrones. También se conoce la modificación de mezclas de LLDPE y LDPE con un caucho termoplástico tal como Kraton. Otras patentes, tal como la patente estadounidenses núm. 4.582.871, describen la utilización de tripolímeros de bloque termoplásticos de estireno en la producción de películas microporosas con otros polímeros incompatibles tales como estireno. En la técnica existen otras enseñanzas generales tales como las descripciones de las patentes estadounidenses núms. 4.472.328 y 4.921.652.

Patentes relevantes relativas a la laminación por extrusión de membranas no tejidas sin estirar incluyen las patentes estadounidenses núms. 2.714.571; 3.058.868; 4.522.203; 4.614.679; 4.692.368; 4.753.840 y 5.035.941. Las patentes '863 y '368 anteriores describen el estirado de películas poliméricas extruidas antes del laminado con membranas fibrosas no tejidas sin estirar con rodillos de embocadura de presión. La patente '840 describe el preformado de materiales poliméricos no tejidos antes del laminado por extrusión con películas para mejorar el encolado entre las fibras no tejidas y las películas. Más específicamente, la patente '840 describe técnicas convencionales de embutición para formar áreas densificadas y no densificadas en capas base no tejidas antes del laminado por extrusión para mejorar el encolado entre las membranas fibrosas no tejidas y las películas mediante las áreas de fibras densificadas. La patente '941 también enseña que las membranas no tejidas sin estirar que se laminan por extrusión a una sola capa de película polimérica son susceptibles de presentar poros provocados por las fibras que se extienden generalmente en vertical desde el plano del sustrato de fibras y, en consecuencia, esta patente describe el uso de películas múltiples coextruídas para evitar problemas de poros. Asimismo, en las patentes estadounidenses núms. 3.622.422; 4379.197 y 4.725.473 también se describen métodos para encolar fibras no tejidas sueltas a una película polimérica.

También se sabe que estirar membranas fibrosas no tejidas mediante rodillos entrecalados para reducir el peso base y ejemplos de patentes en esta área son las patentes estadounidenses núms. 4.153.664 y 4.517.714. La patente '664 describe un método de estirado incremental en dirección transversal (CD) o en la dirección de la máquina (MD) de membranas fibrosas no tejidas utilizando un par de rodillos interdigitantes para reforzar y suavizar las membranas no tejidas. La patente '664 también describe una realización alternativa en donde la membrana fibrosa no tejida se ha laminado en la película termoplástica antes del estirado por entrecalado.

Se han realizado esfuerzos para hacer transpirables tejidos de barrera compuestos no tejidos que sean impermeables a los líquidos, pero permeables al vapor de agua. La patente estadounidense núm. 5.409.761 es un ejemplo de un proceso de fabricación según la técnica de esta patente. Según la patente '761, un tejido compuesto no tejido puede elaborarse uniendo por ultrasonidos una película termoplástica microporosa a una capa de material termoplástico fibroso no tejido. Estos y otros métodos para elaborar laminados transpirables a partir de materiales termoplásticos y no tejidos tiende a implicar técnicas de fabricación poco asequibles y/o materias primas caras.

Independientemente del amplio desarrollo de la técnica de fabricación de películas y laminados microporosos transpirables que proporcionen permeabilidad al aire y al vapor de humedad con propiedades de barrera contra los líquidos, es necesario lograr nuevas mejoras. En particular, es deseable obtener mejoras para producir productos y laminados de película microporosa en maquinaria de producción de alta velocidad. Sería muy deseable producir productos de película microporosa sin poros indeseables y sin resonancia por velocidad en el proceso. En el pasado, los intentos de aumentar la velocidad de producción han tenido como resultado la rotura de la película o productos de película con propiedades inconsistentes.

Resumen de la invención

La presente invención está dirigida a la obtención de un método de alta velocidad para fabricar una película termoplástica microporosa. La película microporosa es permeable al aire y al vapor del agua, pero constituye una barrera para los líquidos. También se producen laminados transpirables de película microporosa con sustratos no tejidos a altas velocidades según el método de la presente invención.

El método de alta velocidad de la presente invención implica mezclar por fusión una composición que comprende

(a) 35% a 45% en peso de un polietileno lineal de baja densidad,

(b) 3% a 10% en peso de un polietileno de baja densidad,

(c) 40% a 55% en peso de partículas de relleno de carbonato cálcico, y

(d) 2% a 6% en peso de un copolímero tribloque de estireno seleccionado del grupo formado por estireno-butadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno y estireno-etileno-butileno-estireno y sus mezclas.

La composición fusionada se extruye, preferiblemente a través de un molde de ranura, en la embocadura de un rodillo con una cuchilla de aire para formar una película a una velocidad del orden de al menos 55 fpm a 1200 fpm (2,794 a 6,096 m/g) sin resonancia por velocidad del proceso. Las velocidades de al menos alrededor de 750 fmp (3,81 m/s) a alrededor de 1.200 fmp (6,096 m/s), o superior, se han obtenido sin resonancia por velocidad del proceso. El uso de la cuchilla de aire para ayudar en la eliminación de resonancia por velocidad se conoce, por ejemplo, en relación con la patente estadounidense núm. 4.626.574. En lo sucesivo, se aplica una fuerza de estirado incremental a la película a las elevadas velocidades a lo largo líneas sustancialmente uniforme a través de la película y por toda su profundidad para proporcionar una película microporosa. Por lo tanto, esta invención proporciona un método de alta velocidad para fabricar películas y laminados microporosos con sustratos no tejidos de calibre uniforme. Se evita el problema de la resonancia por velocidad del proceso que, hasta el momento, ha tenido como resultado un calibre o espesor irregular de los productos de película, incluso aunque se alcancen velocidades de línea de alrededor de 750-1200 fpm (3,81-6,096 m/s).

La mezcla de LLDPE y LDPE dentro de los intervalos aproximados de componentes permite la producción de película sin rotura y sin poros cuando se equilibra con la cantidad prescrita de carbonato cálcico. Particularmente, el LLDPE está presente en una cantidad de 35% a 45% en peso, para proporcionar una cantidad suficiente de matriz que transportará las partículas de relleno de carbonato cálcico, permitiendo que la película se manipule y estire sin que se produzcan poros ni roturas. El LDPE en una cantidad de 3% a 10% en peso también contribuye a la producción de película sin poros y permite una producción de alta velocidad sin que se produzca resonancia por velocidad del proceso. La matriz polimérica se equilibra con una cantidad de 40% a 55% en peso de partículas de carbonato cálcico con un diámetro de partícula medio preferiblemente de alrededor de 1 micrón para lograr el MVT suficiente en el intervalo de alrededor de 1.000 gms/m^{2}/día a 4.000 gms/m^{2}/día. Asimismo, la composición fusionada requiere un polímero tribloque en una cantidad de 2% al 6% en peso para facilitar el estirado en una producción de alta velocidad sin que se produzcan roturas. Se aplica una fuerza de estirado incremental en línea a la película formada bajo condiciones ambientales o a una temperatura elevada a velocidades de al menos alrededor de 550 fmp (2,794 m/s) a alrededor de 1.200 fpm (6,096 m/s) o más a lo largo de las líneas.

A. Materiales para el método

Según se ha desarrollado anteriormente, esos y otros objetivos se logran en una forma preferente de la invención primero fusionando una composición de

(a): 35% a 45% en peso de un polietileno lineal de baja densidad,

(b): 3% a 10% en peso de un polietileno de baja densidad,

(c): 40% a 55% en peso de partículas de relleno de carbonato cálcico, y

(d): 2% a 5% en peso de un copolímero tribloque de estireno seleccionado del grupo formado por estireno-butadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno y estireno-etileno-butileno-estireno y sus mezclas,

extruyendo dicha composición fusionada en la embocadura de un rodillo para formar una película a una velocidad del orden de al menos 550 fpm a 1.200 fpm (2,794 a 6,096 m/s) sin resonancia por velocidad del proceso, y

aplicar una fuerza de estirado incremental a dicha película a dicha velocidad a lo largo de líneas sustancialmente uniformes sobre dicha película y en toda su profundidad para proporcionar una película microporosa.

Más particularmente, en una forma preferente, la composición fusionada está formada básicamente de alrededor de 42% en peso de LLDPE, alrededor de un 4% en peso de LDPE, alrededor de 44% en peso de partículas de relleno de carbonato cálcico con un tamaño medio de partícula de alrededor de 1 micrón, y alrededor de un 3% en peso de un polímero tribloque, especialmente estireno-butadieno-estireno. De desearse, las propiedades de rigidez de los productos de película microporosa pueden controlarse incluyendo un polietileno de alta densidad del orden de alrededor de 0-5% en peso e incluyendo 0-4% en peso de dióxido de titano. Típicamente, se añade un auxiliar tecnológico tal como un polímero de fluorocarbono en una cantidad de alrededor de 0,1% a alrededor de un 0,2% en peso, como se ejemplifica con el copolímero de 1-propeno,1,1,2,3,3,3-hexafluoro con 1,1,-difluoroetileno. El polímero tribloque también puede estar mezclado con aceite, hidrocarburo, antioxidante y estabilizador. Los antioxidantes incluyen tetrakis (metilén(3,5-di-tert-butil-4-hidroxinidrocinamato))metano (nombre comercial Irganox 1010) y tris(2,4-di-tert-butilfenil)fosfita (nombre comercial Irgafos 158) a un total de 500-4.000 ppm (partes por millón).

Las películas en relieve y planas pueden producirse según los principios de esta invención. En el caso de una película en relieve, los rodillos de presión comprenden un rodillo de embutido de metal y un rodillo de caucho. La fuerza de compresión entre los rodillos forma una película en relieve del espesor deseado del orden de alrededor de 0,5 a alrededor de 10 mils (12,7 a 254 \mum). También se ha descubierto que los rodillos que proporcionan una superficie cromada pulida forman una película plana. Independiente de si se trata de una película en relieve o de una película plana, tras el estiramiento incremental y a velocidades elevadas, se producen productos de película microporosa con una velocidad de transmisión del vapor de humedad (MVTR) dentro del intervalo aceptable de alrededor de 1000 a 4000 gms/m^{2}/día. Se ha descubierto que la película plana puede estirarse incrementalmente de manera más uniforme que una película en relieve. El proceso puede realizarse a temperatura ambiental o a temperaturas más elevadas. Tal y como se ha descrito anteriormente, pueden obtenerse laminados de la película microporosa con membranas fibrosas no tejidas.

La membrana fibrosa no tejida puede comprender fibras de polietileno, polipropileno, poliésteres, rayón, celulosa, nilón y mezclas de dichas fibras. Se han propuesto una serie de definiciones para las membranas fibrosas no tejidas. Las fibras son normalmente fibras discontinuas o filamentos continuos. Normalmente se hace referencia a los no tejidos como encolados a aguja, cardados, de fusión por soplado, entre otros. Las fibras o filamentos pueden ser bicomponente para facilitar su encolado. Por ejemplo, pueden usarse una fibra con un recubrimiento y un núcleo de polímeros diferentes tales como polietileno (PE) y polipropileno (PP); o pueden usarse mezclas de fibras de PE y PP. Según se utiliza en la presente memoria "membrana fibrosa no tejida" se utiliza en su sentido genérico para definir una estructura en general planar relativamente plana, flexible y porosa y que está compuesta por fibras discontinuas o filamentos continuos. Para una descripción más detallada de los no tejidos, véase "Nonwoven Fabric Primer and Reference Sampler" de E.A. Vaughn, Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 3ª edición (1992).

En una forma preferente, el laminado microporoso emplea una película con un calibre o un espesor entre alrededor de 0,25 y 10 mils (6,35 a 254 \mum) y, en función del uso, el espesor de la película variará y, más preferiblemente, en aplicaciones de productos desechables, de alrededor de 0,25 a 2 mils (6,35 a 50,8 \mum) de espesor. Las membranas fibrosas no tejidas de la hoja laminada normalmente tienen un peso de alrededor de 5 gms/yd^{2} a 75 gms/yd^{2} (5,98 a 89,70 g/m^{2}), preferiblemente alrededor de 20 a alrededor de 40 gms/yd^{2} (23,92 a 47,84 g/m^{2}) El compuesto o laminado puede estirarse incrementalmente en la dirección transversal (CD) para formar un compuesto estirado transversal. Asimismo, el estirado CD puede ir seguido de estirado en la dirección de la máquina (MD) para formar un compuesto que ha sido estirado tanto en dirección transversal como en la dirección de la máquina. Tal y como se ha indicado anteriormente, la película o laminado microporoso puede utilizarse en muchas aplicaciones diferentes tales como pañales para bebé, bragas pañal, compresas y prendas utilizadas durante la menstruación, entre otros, en los que es necesario contar con propiedades de transmisión del aire y del vapor de humedad, así como de barrera de fluidos.

B. Estiradores para las películas y laminados microporosos

Pueden utilizarse una serie de diferentes estiradores y técnicas para estirar la película o laminado de una membrana fibrosa no tejida y la película conformable microporosa. Estos laminados de membranas fibrosas cardadas no tejidas de fibras discontinuas de membranas fibrosas spunbonded no tejidas pueden estirarse con los estiradores y técnicas descritos a continuación:

1. Estirador entrecalado diagonal

El estirador entrecalado diagonal está formado por un par de elementos helicoidales parecidos a un engranaje a izquierda y derecha montados en ejes paralelos. Los ejes están dispuestos entre dos placas laterales de la máquina, estando el eje inferior montado en rodamientos fijos y el eje superior en rodamientos montados en miembros verticalmente deslizables. Los miembros deslizables pueden ajustarse en dirección vertical mediante elementos en forma de cuña que pueden regularse mediante tornillos de ajuste. Al apretar o aflojar las cuñas se moverán los miembros deslizables verticalmente hacia arriba o hacia abajo para engranar o desengranar los dientes del rodillo de entrecalado superior con el rodillo de entrecalado inferior. En los marcos laterales hay montados micrómetros para indicar la profundidad de engrane de los dientes del rodillo de entrecalado.

Se emplean cilindros neumáticos para mantener los miembros deslizables en su posición de conexión inferior firmemente contra las cuñas de ajuste para oponerse a las fuerzas hacia arriba ejercidas por el material al ser estirado. Estos cilindros también son retráctiles para desconectar los rodillos de entrecalado superior e inferior uno del otro con el propósito de introducir material entre el equipo de entrecalado o en combinación con un circuito de seguridad que abriría todos los puntos de embocadura de la máquina al ser activado.

Normalmente se utiliza un elemento motriz para accionar el rodillo fijo de entrecalado. Si se va a desengranar el rodillo de entrecalado superior para enhebrar la máquina o por seguridad, es preferible utilizar un conjunto de engranajes antiretroceso entre los rodillos de entrecalado superior e inferior para asegurar que al volver a engranarlos, los dientes de uno de los rodillos de entrecalado siempre caigan entre los dientes del otro rodillo de entrecalado y evitando de este modo el contacto físico potencialmente perjudicial entre protuberancias de los dientes de entrecalado. Si los rodillos de entrecalado van a permanecer engranados permanentemente, normalmente el rodillo de entrecalado superior no necesita ser accionado. El arrastre puede obtenerse por medio del rodillo de entrecalado accionado a través del material que está siendo estirado.

Los rodillos de entrecalado se parecen mucho a engranajes helicoidales de paso fino. En la realización preferente, los rodillos tienen un diámetro de 5,935'' (15,075 cm), un ángulo helicoidal de 45º, un paso normal de 0,100'' (0,254 cm), un paso diametral de 30, un ángulo de presión de 14½º, y son básicamente un engranaje de gran longitud recortada. Esto produce un perfil de diente estrecho, profundo que permite hasta alrededor de 0,090'' (0,2286 cm) de encaje de entrecalado y alrededor de 0,005 (0,0127 cm) de separación en

los lados del diente para el espesor del material. Los dientes no han sido diseñados para transmitir par de rotación y no ponen en contacto metal con metal en la operación normal entrecalado de estirado.

2. Estirado de entrecalado de dirección transversal

El equipo de entrecalado CD de estirado es idéntico al de estirado entrecalado diagonal, con diferencias en el diseño de los rodillos de entrecalado y en otras áreas menores descritas a continuación. Puesto que los elementos de entrecalado CD pueden lograr grandes profundidades de conexión, es importante que el proceso incorpore medios que hagan que los ejes de ambos rodillos entrecalados permanezcan paralelos cuando se eleve o se baje el eje superior. Esto es necesario para asegurar que el diente de uno de los rodillos de entrecalado siempre cae entre los dientes del otro rodillo de entrecalado, evitando de este modo el contacto físico potencialmente perjudicial entre los dientes de entrecalado. Este movimiento paralelo está asegurado mediante una disposición de engranaje de cremallera en el que una cremallera fija está sujeta a cada bastidor lateral en yuxtaposición a los miembros deslizables verticalmente. Un eje cruza los bastidores laterales y acciona un rodamiento de cada uno de los miembros deslizables verticalmente. En cada extremo de este eje se encuentra un engranaje que funciona junto al engranaje de cremallera para producir el movimiento paralelo deseado.

El accionamiento del estirador de entrecalado CD debe hacer funcionar ambos rodillos entrecalados superior e inferior excepto en el caso de estirado entrecalado de materiales con un coeficiente de fricción relativamente elevado. Sin embargo, el accionamiento no tiene que ser antiretroceso ya que una pequeña cantidad de desalineación de la dirección de la máquina o resbalamiento del arrastre no supondrá ningún problema. El motivo se hará evidente con la una descripción de los elementos de entrecalado CD.

Los elementos de entrecalado CD están mecanizados a partir de un bloque de material sólido, aunque la mejor forma de describirlos es un apilado alternado de discos de dos diámetros diferentes. En la realización preferente, los discos de entrecalado tendrían un diámetro de 6'' (15,24 cm), un espesor de 0,031'' (0,0787 cm) y tendrían un radio completo en el borde. Los discos espaciadores que separan los discos de entrecalado deberían tener un diámetro de 5½'' (13,97 cm) y un espesor de 0,069'' (0,1753 cm). Dos rodillos de esta configuración podrían entrecalarse hasta 0,231'' (0,587 cm) dejando una separación de 0,019'' (0,048 cm) para el material en todos los lados. Al igual que con el estirador de entrecalado diagonal, la configuración de este elemento de entrecalado CD tendría un avance de 0,100'' (0,254 cm).

3. Estirado de entrecalado en la dirección de la máquina

El equipo de estirado de entrecalado MD es idéntico al estirador de entrecalado diagonal, excepto en el diseño de los rodillos de entrecalado. Los rodillos de entrecalado MD se parecen mucho a unos engranajes de arrastre de avance fino. En la realización preferente, los rodillos tienen un diámetro de 5,933'' (15,075 cm), un paso de 0,100'' (0,254 cm), un paso diametral de 30, un ángulo de presión de 14½º y son básicamente un engranaje de gran longitud recortada. A estos rodillos se les dio una segunda pasada con la herramienta de engranajes desplazada 0,010'' (0,0254 cm) para obtener un diente más estrecho con mayor espaciado. Con una conexión de alrededor de 0,090'' (0,2286 cm), esta configuración tendrá un espaciado de alrededor de 0,010'' (0,0254 cm) en los laterales para dar cabida al grosor del material.

4. Técnica de estirado incremental

Los estiradores entrecalados diagonal, DC o MD anteriormente descritos pueden emplearse para producir la película o laminado estirado de modo incremental de membrana fibrosa no tejida y película conformable microporosa para formar los productos de película microporosa de esta invención. Por ejemplo, la operación de estirado puede emplearse en un laminado extruído de una membrana fibrosa no tejida de fibras discontinuas o de filamentos encolados a aguja y película termoplástica conformable microporosa. En uno de los aspectos únicos de esta invención, un laminado de membrana fibrosa no tejida de filamentos encolados a aguja puede estirarse de modo incremental para producir un acabado fibroso muy suave al laminado que tiene el aspecto de un paño. El laminado de membrana fibrosa no tejida y película microporosa conformable se estira incrementalmente usando, por ejemplo el estirador entrecalado DC y/o MD con un paso a través del estirador con una profundidad de conexión de los rodillos de alrededor de 0,060 pulgadas a 1,120 pulgadas (0,1524 a 0,3048 cm) a velocidades de alrededor de 550 fpm a 1200 fpm (2,794 a 6,096 m/s) o superiores. Los resultados de dichos procedimientos de estirado entrecalado o incremental producen laminados con una propiedades de transpiración y de barrera contra líquidos excelentes, proporcionando al mismo tiempo unas resistencias de encolado superiores y una textura fibrosa suave.

Breve descripción de los dibujos

La invención se comprenderá mejor en relación con los dibujos, en donde:

Fig 1, es un esquema de un aparato de estirado incremental y laminado por extrusión en línea para hacer el laminado microporoso de esta invención.

Fig 2, es una vista transversal tomada sobre la línea 2-2 de la Fig. 1 en la que se ilustra un diagrama de los rodillos de entrecalado.

Fig. 3 es un gráfico en el que se muestran las velocidades de línea de los ejemplos 1-5.

Fig. 4 es un gráfico en el que se muestran las propiedades de transmisión del vapor de humedad de las películas planas y en relieve.

Fig. 5 es un gráfico que la velocidad de transmisión del vapor de humedad puede ajustarse calentando la película precursora.

Ejemplos 1-5

Se extruyeron mezclas de LLDPE y LDPE con las composiciones indicadas en la tabla siguiente para formar películas y las películas se estiraron de modo incremental para obtener películas microporosas.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1

1

2

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 *  \begin{minipage}[t]{150mm} Otros componentes incluye 2,5% en
peso de un  polímero tribloque
estireno-butadieno-estireno (SBS),
Shell Kraton 2122X, con  SBS <50% en peso; aceite mineral <30%
en peso; copolímero EVA <15% en peso;  poliestireno <10% en
peso; resina de hidrocarburo <10% en peso; 
antioxidante/estabilizador <1% en peso y sílice amorfo hidratado
<1% en 
peso.\end{minipage} \cr}

Cada una de las formulaciones de 1-5 se extruyeron en películas utilizando un aparato de extrusión como el mostrado diagramáticamente en la Fig. 1. Como se ilustra, el aparato puede emplearse para la extrusión de película con o sin laminación. En el caso de extrusión de películas, las formulaciones de los ejemplos 1-5 se introdujeron desde una extrusora 1 a través del molde de ranura 2 para formar el extruído 6 hacia la embocadura de un rodillo de caucho 5 y de un rodillo de metal 4 con una cuchilla de aire 3. Allí donde se práctica la laminación por extrusión, se produce una membrana entrante de material fibroso 9 del rodillo 13 que también se introduce en la embocadura del rodillo de caucho 5 y del rodillo de metal 4. En los Ejemplos 1-5 se produjo la película termoplástica para su posterior estirado incremental para formar la película microporosa. Como se muestra en la Tabla 1, a las sobrevelocidades de alrededor de 550 fpm a 1.200 fpm (2,794 a 6,096 m/s), se fabricó una película de polietileno 6 de un espesor del orden de alrededor de 2 mils (50,8 \mum) que se extrajo del rodillo 7. La cuchilla de aire 3 tiene una longitud de alrededor de 120'' (304,5 cm) y una obertura de alrededor de 0,035''-0,060'' (0,089-0,152 cm) y el aire se sopla a través de dicha obertura y contra el extrudido 6 a alrededor de 5 cfm/pulgada a 25 cfm/pulgada. La fuerza compresiva en la embocadura y la cuchilla de aire se controlan de modo que la película se elabora sin porosidades y sin resonancia en el caso de los Ejemplos 2-5. Allí donde se incluyó LDPE en la composición a un nivel de 1,5% en peso, se encontró resonancia a una velocidad de línea de 550 fpm (2,794 m/s). Sin embargo, cuando se incluyó el LDPE en la formulación a un nivel de 3,7% en peso con el LLDPE a un nivel de 44,1-44,9% en peso, la producción de película pudo obtenerse a velocidades elevadas superiores a 550 fpm hasta 1200 fpm (2,74 a 6,096 m/s) sin resonancia. Las temperaturas de fusión desde la zona de alimentación al extremo roscado de las extrusoras A y B se mantuvieron a alrededor de 400-430ºF (204,4-221,1ºC) con una temperatura de la matriz de aproximadamente 450ºF (232,2ºC) para extruir la película precursora a alrededor de 2 mils (50,8 \mum) (45 gms/m^{2}).

La Fig. 3 es un gráfico en el que se muestran las velocidades de las líneas de los Ejemplos 1-5. El ejemplo 1, que contenía tan solo 1,5% en peso de LDPE, resultó en un bajo control del calibre de la película con resonancia de velocidad incluso con la cuchilla de aire 3. Sin embargo, cuando se aumentó el LDPE a alrededor de 3,7% por peso, se logró una estabilidad de la membrana excelente sin resonancia incluso cuando se aumentaron las velocidades de la línea a alrededor de 1200 fpm (6,096 m/s). Lo cual se muestra diagramáticamente en la Fig. 3.

La Fig. 4 es un gráfico en el que se muestra las propiedades de transmisión de vapor de humedad de películas en relieve y de películas planas que son resultado de las películas precursoras estiradas de modo incremental de los Ejemplo 2-5 bajo diferentes temperaturas y diferentes posiciones de entrecalado del rodillo estirador. Como se muestra esquemáticamente en la Fig. 1, allí donde la película entrante 12 a temperatura ambiente se pasa a través de los rodillos de temperatura controlada 20 y 21 antes de los rodillos de estirado incremental DC y MD (10 y 11, y 10' y 11'), pueden controlarse las temperaturas y las profundidades de entrecalado. Notablemente, el MVTR de la película plana sobrepasaba la MVTR de la película en relieve como se muestra en la Fig. 4. En breve, se lograron MVTR de la película en relieve del orden de alrededor de 1200-2400 gms/m^{2}/día, mientras que se lograron unas MVTR para la película plana del orden de alrededor de 1900-3200 gms/m^{2}/día. Inesperadamente, como también se muestra en la Fig. 5, la MVTR de la película microporosa también puede controlarse mediante la temperatura de la membrana durante el estirado. La Fig. 5 muestra la película cuando se calienta a temperaturas diferentes antes del estirado DC pueden resultar en diferentes MVTR. Los datos de la Fig. 5 corresponden a una profundidad de entrecalado de los rodillos de DC de 0,065'' (0,165 cm) y una profundidad de entrecalado de los rodillos MD de 0,040'' (0,1016 cm) en donde la temperatura del rodillo 21 se mantuvo a temperatura ambiente. La película en relieve se elaboró con un rodillo de embutido metálico con un grabado rectangular de líneas DC y MD con alrededor de 165-300 líneas por pulgada (64,96-118,11 líneas/cm). Este patrón se describe, por ejemplo en la patente estadounidense núm. 4.376.147. Este micropatrón proporciona un acabado mate a la película pero es indetectable a simple vista.

Claims

1. Un método de alta velocidad para fabricar una película termoplástica microporosa que comprende

mezclar por fusión una composición formada por

(a): 35% a 45% en peso de un polietileno lineal de baja densidad,

(b): 3% a 10% en peso de un polietileno de baja densidad,

(c): 40% a 55% en peso de partículas de relleno de carbonato cálcico, y

(d): 2% a 6% en peso de un copolímero tribloque de estireno seleccionado del grupo formado por estireno-butadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno, y estireno-etileno-butileno-estireno y sus mezclas,

extruir dicha composición fundida en la embocadura de rodillos con una cuchilla de aire para formar una película a una velocidad del orden de al menos 550 fpm a 1200 fpm (2.794 a 6.096 m/s) sin resonancia por velocidad en el proceso y aplicando una fuerza de estirado incremental obtenida aplicando rodillos de entrecalado a dicha película a dicha velocidad en líneas de forma sustancialmente uniforme sobre dicha película y por toda su profundidad para obtener una película microporosa.

2. El método de alta velocidad de la reivindicación 2, en donde dicha composición fundida está formada esencialmente por alrededor de 42% en peso de polietileno lineal de baja densidad, alrededor de 4% en peso de polietileno de baja densidad, alrededor de 44% de partículas de relleno de carbonato cálcico y alrededor de 3% en peso de polímero tribloque.

3. El método de alta velocidad de la reivindicación 1, en donde dicha composición fundida comprende además 0,5% en peso de polietileno de alta densidad, 0,4% en peso de dióxido de titanio y 0,1% a 0,2% en peso de ayuda al procesado.

4. El método de alta velocidad de la reivindicación 3, en donde dicha composición fundida comprende alrededor de 4% en peso de polietileno de alta densidad, alrededor de 3% en peso de dióxido de titanio y alrededor de 0,1% en peso de ayuda al procesamiento de polímero de fluorocarbono.

5. El método de alta velocidad de la reivindicación 4, en donde dicho auxiliar tecnológico de polímero de fluorocarbono es un copolímero 1-propeno,1,1,2,3,3,3-hexafluoro con 1,1-difluoroetileno.

6. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho polímero tribloque se mezcla previamente con aceite, hidrocarburo, antioxidante y estabilizador.

7. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha embocadura de los rodillos comprende un rodillo de embutido de metal con un grabado de líneas DC y MD entre 165-300 líneas/pulgadas (64,96-116,11 líneas/cm) y un rodillo de caucho y donde la fuerza compresiva entre dichos rodillos se controla para formar una película con relieve.

8. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde dichos rodillos proporcionan una superficie cromada pulida para formar una película plana.

9. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende introducir una membrana fibrosa no tejida a dicha embocadura de los rodillos y controlar la fuerza comprensiva entre la membrana y la película en la embocadura para encolar la superficie de la membrana a la película para formar una hoja laminada microporosa.

10. El método de alta velocidad de la reivindicación 9, en donde dicha membrana fibrosa comprende fibras de poliolefina.

11. El método de alta velocidad de la reivindicación 10, en donde dichas fibras se seleccionan del grupo formado por polipropileno, polietileno, poliésteres, celulosa, rayón, nilón y mezclas o coextrusiones de dos o más de dichas fibras.

12. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde la membrana fibrosa tiene un peso de 5 a 70 gms/yd^{2} (5,98 a 83,72 g/m^{2}) y la película microporosa posee un espesor del orden de 0,25 a 10 mils (6,35 a 245 \mum).

13. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde dicha membrana está formada de fibras discontinuas o filamentos.

14. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho paso de estirado incremental se realiza a temperatura ambiente.

15. El método de alta velocidad de la reivindicación 14, en donde la composición fundida se extruye a través de un molde de ranura en dicha embocadura de rodillos y en donde la película se enfría a temperatura ambiente antes del estirado incremental.

16. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde dicho paso de estirado incremental se realiza a una temperatura elevada.

17. El método de alta velocidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha película viaja en la dirección de la máquina y se aplica una fuerza de estirado incremental en la dirección transversal de la máquina de la película transportada y aplicando una fuerza de estirado en la dirección de la máquina de la película transportada para obtener la película microporosa.

18. El producto del método de cualquier reivindicación precedente.